木质素热解的tg-ftir实验研究

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1、图书分类号：U.D.C.:工程硕士学位论文木质素热解的TG-FTIR实验研究硕士研究生：孙艳雪导师：车德勇教授申请学位级别：工程硕士学科、专业：动力工程所在单位：能源与动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：东北电力大学ClassifiedIndex:U.D.C.DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTG-FTIRExperimentalStudyonPyrolysisofLigninCandidate：SunYanxueSupervisor：Prof.CheDey

2、ongAcademicDegreeAppliedfor：MasterEngineeringSpeciality：PowerEngineeringSchoolofEnergyResourceandPowerAffiliation：EngineeringDateofOralExamination：Mar．2015University：NortheastDianliUniversity摘要木质素作为生物质的一种重要组成部分，是一种可再生能源，具有储量丰富、再生速度快等优点，但因其化学结构复杂且热稳定性较高，一直未对其进行有效的开发利

3、用。本论文采用热重红外联用仪(TG-FTIR)及傅里叶红外光谱分析仪对木质素的热解过程进行研究，得到木质素的热失重过程及热解过程气相产物的析出规律，从而推测官能团与气相产物析出的关联关系，同时研究了升温速率、不同掺混比及碱金属盐添加等因素对木质素热解过程及气体产物的影响。木质素的TG-FTIR实验研究结果表明：木质素热解过程DTG曲线出现两个明显的失重峰，升温至900℃范围内失重率为53%。在气相产物的红外谱图中，发现木质素热解的主要气相产物为CO、CO2、CH4及一些有机碳水化合物。CO2呈现两个析出峰：低温段(250~45

4、0℃)、高温段(650~750℃)。低温段CO2的生成主要是由于羰基C=O和醚键C-O的断裂。而CO在350~450℃有少量气体产生，主要源于醚键的断裂，在大于600℃大量生成，主要是二芳基醚的分解。CH4的析出则集中在300~600℃区间内，在365℃和505℃有两个明显的析出峰。由红外分析可知，第一个峰值主要由于甲氧基的断裂，而第二个峰是侧链亚甲基的断裂或挥发分的进一步裂解。通过对各个工况木质素热解过程的研究，考察了升温速率、纤维素掺混比例及碱金属盐添加对热解特性及气相产物的影响。研究发现随升温速率的增大，TG及DTG曲线

5、均向高温侧移动，气体产物的累积产率逐渐减小；CaCO3、Na2CO3和K2CO3等碱金属盐的加入对木质素热解过程气体产物的析出有一定的抑制作用；当纤维素含量相对较低(<50%)时，反应速率较低和残余物产量相对较高，说明二者相互抑制，随掺混量的增加表现出相互促进。关键字：木质素；热解；TG-FTIR；气相产物；官能团IAbstractLigninisamajorcomponentofwoodybiomassandarenewableenergysource,andhastheadvantageofabundantandquick

6、regenerationspeed.Butitscomplexchemicalstructureandhighthermalstability,ithasnotbeeneffectiveinthedevelopmentofitsutilization.Thermogravimetricanalysis-Fouriertransforminfraredspectromerer(TG-FTIR)wasappliedtoanalysisthethermogravimetricandmaingasproductsofalkalilig

7、ninpyrolysis，combinedwithinfraredspectroscopystudyofthecharsfromligninpyrolysisgenerateddifferentstages.Thustherelationshipofthefunctionalgroupsandthegasphaseproductisspeculated.Theheatingrate,celluloseblendingratioandalkalimetalsaltswerestudiedintheligninpyrolysisp

8、rocessandtheinfluenceofgaseousproduct.DTGcurvesofligninpyrolysisprocesshastwoobviousweightlessnesspeak.Ligninpyrolysisprocessrisesto900℃wi